2021高考物理大一轮复习领航检测：第十二章　近代物理初步 章末检测12 Word版含解析

这是一份2021高考物理大一轮复习领航检测：第十二章　近代物理初步 章末检测12 Word版含解析，共7页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，1～5题每小题只有一个选项正确，6～8小题有多个选项符合题目要求，全选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分)
1．下列说法正确的是( )
A．玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象
B．德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想
C．普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了光子的概念
D．卢瑟福通过α粒子轰击氮核实验的研究，发现了中子
解析：选B.玻尔建立了量子理论，成功解释了氢原子发光现象；但由于过多地保留了经典电磁学的理论，还不能很好地解释其他的原子的发光现象，故A错误；德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想，故B正确；普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了量子理论的概念；故C错误；卢瑟福在用α粒子轰击金箔的实验中发现了质子，提出原子核式结构学说，故D错误．
2．关于光电效应的规律，下面说法中正确的是( )
A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能也就越大
B．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
C．对某金属来说，入射光波长必须大于一极限值，才能产生光电效应
D．同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则所有金属产生的光电子的最大初动能一定相同
解析：选A.从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔只与光和金属种类有关，B错；由光电效应方程可知入射光波长必须小于一极限值，才能产生光电效应，光子的最大初动能与入射光的频率和金属的种类有关，C、D错．
3．下列与α粒子相关的说法中正确的是( )
A．天然放射现象中产生的α射线速度与光速度相当，穿透能力很强
B.eq \\al(238, 92)U(铀238)核放出一个α粒子后就变为eq \\al(234, 90)Th(钍234)
C．高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为eq \\al(4,2)He＋eq \\al(14, 7)N→eq \\al(16, 8)O＋eq \\al(1,0)n
D．丹麦物理学家玻尔进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型
解析：选B.α射线是速度为0.1c的氦核流，穿透能力最弱，A错误．由核反应过程中质量数、核电荷数守恒可知B项正确．C项中核电荷数和质量数都不守恒，C错误．D项中的物理学家不是玻尔而是卢瑟福，所以D错误．
4．下列说法正确的是( )
A．光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象
B．天然放射性现象说明原子具有复杂的结构
C．一个氘核的质量小于一个质子和一个中子的质量和
D．已知钴60的半衰期为5.27年，则任一个钴60原子核都将在5.27年内发生衰变
解析：选C.光电效应是原子中的电子吸收光子，从而摆脱原子核的束缚，向外释放光电子的现象，故A错误；天然放射性现象说明原子核具有复杂的结构，选项B错误；当一个中子和一个质子结合成一个氘核时，有质量亏损，氘核的质量小于中子与质子的质量之和，选项C正确；半衰期只对大量的原子核有统计规律，对少量的原子核不适用，故选项D错误；故选C.
5. 下列说法正确的是( )
A．根据ΔE＝Δmc2可知，在核裂变过程中减少的质量转化成了能量
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变
C．卢瑟福首先发现了铀和含铀矿物的天然放射现象
D．由氢原子能级示意图知，处于基态的氢原子至少要吸收13.60 eV的能量才能发生电离
解析：选D.爱因斯坦的质能方程E＝mc2，不是质量和能量可以相互转化，二者概念根本不同，当发生质量亏损时，质量只是以光子形式发射出去，故A错误；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，故B错误；贝克勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象，故C错误；基态的氢原子能量为－13.6 eV，则基态氢原子发生电离，吸收的能量需大于等于13.6 eV，故D正确．
6. 如图所示，是国家国防科技工业局首次发布的“嫦娥二号”月面虹湾局部影像图，科学家发现在月球上含有丰富的eq \\al(3,2)He(氦3)．它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为eq \\al(3,2)He＋eq \\al(3,2)He→ 2eq \\al(1,1)H＋eq \\al(4,2)He.关于eq \\al(3,2)He聚变下列表述正确的是( )
A．聚变反应不会释放能量
B．聚变反应产生了新的原子核
C．聚变反应会有质量亏损
D．目前核电站都采用eq \\al(3,2)He聚变反应发电
解析：选BC.聚变反应和裂变反应是根据爱因斯坦质能方程所发现的两种亏损质量释放能量的核反应方式，答案C对A错．聚变反应是两个质量较小的核结合成一个中等质量的核，有新核产生，答案B对．与裂变相比，聚变反应目前还不能控制反应速度，使用的仅有氢弹，太阳也是聚变反应，都不可控，所以核电站都是裂变反应，答案D错．
7．实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是( )
A．电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样
B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
解析：选ACD.干涉是波具有的特性，电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，说明电子具有波动性，所以A正确；β粒子在云室中受磁场力的作用，做的是圆周运动，与波动性无关，所以B错误；可以利用慢中子衍射来研究晶体的结构，说明中子可以产生衍射现象，说明具有波动性，所以C正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，说明电子可以产生衍射现象，说明具有波动性，所以D正确．
8．用频率为ν的光照射在某金属表面时产生了光电子，当光电子垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动时，其最大半径为R，若以W表示逸出功，m、e表示电子的质量和电量，h表示普朗克常数，则电子的最大初动能是( )
A．hν＋WB．eq \f(BeR,m)
C．hν－W D.eq \f(B2e2R2,2m)
解析：选CD.根据光电效应方程得Ek＝hν－W，故选项C正确；光电子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律得：evB＝eq \f(mv2,R)，则v＝eq \f(eBR,m)，最大初动能的光电子垂直进入匀强磁场，半径最大，所以最大初动能Ek＝eq \f(1,2)mv2＝eq \f(B2e2R2,2m)，故选项D正确．
二、非选择题(共4小题，52分)
9．(12分)已知铯的逸出功为1.9 eV，现用波长为4.3×10－7m的入射光照射金属铯．
(1)能否发生光电效应？
(2)若能发生光电效应，求光电子的德布罗意波波长最短为多少．(电子的质量为m＝0.91×10－30kg)
解析：(1)入射光子的能量E＝hν＝heq \f(c,λ)＝6.626×10－34×eq \f(3.0×108,4.3×10－7)×eq \f(1,1.6×10－19) eV≈2.9 eV.
由于E＝2.9 eV>W0，所以能发生光电效应．
(2)根据光电效应方程可得光电子的最大初动能
Ek＝hν－W0＝1.6×10－19J
而光电子的最大动量p＝eq \r(2mEk)，则光电子的德布罗意波波长的最小值
λmin＝eq \f(h,p)＝eq \f(6.626×10－34,\r(2×0.91×10－30×1.6×10－19)) m≈1.2×10－9m.
答案：(1)能 (2)1.2×10－9m
10. (12分)如图所示，氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子．问：
(1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？
(2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．
解析：(1)氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射光子的频率应满足：
hν＝En－E2＝2.55 eV.
En＝hν＋E2＝－0.85 eV，
所以n＝4.
基态氢原子要跃迁到n＝4的能级，应提供ΔE＝E4－E1＝12.75 eV
(2)辐射跃迁图如图所示．
答案：(1)12.75 eV (2)跃迁图见解析
11．(14分)某些建筑材料可产生放射性气体——氡，氡可以发生α或β衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，那么，氡经过人的呼吸道沉积在肺部，并放出大量的射线，从而危害人体健康．原来静止的氡核(eq \\al(222, 86)Rn)发生一次α衰变生成新核钋(P0)，并放出一个能量为E0＝0.09 MeV的光子．已知放出的α粒子动能为Eα＝5.55 MeV；忽略放出光子的动能，但考虑其能量；1 u＝931.5 MeV/c2.
(1)写出衰变的核反应方程；
(2)衰变过程中总的质量亏损为多少？(保留三位有效数字)
解析：(1)衰变方程为：eq \\al(222, 86)Rn→eq \\al(218, 86)P＋eq \\al(4,2)He；
(2)忽略放出光子的动量，根据动量守恒定律，
0＝pα＋pP0，
即新核钋(P0)的动量与α粒子的动量大小相等，又
Ek＝eq \f(p2,2m)，
可求出新核钋(P0)的动能为EP0＝eq \f(4,218)Eα
由题意，质量亏损对应的能量以光子的能量和新核、α粒子动能形式出现衰变时释放出的总能量为ΔE＝Eα＋EP0＋E0＝Δmc2
故衰变过程中总的质量亏损是Δm＝eq \f(111Eα＋109E0,109c2)＝0.006 16 u.
答案：(1)eq \\al(222, 86)Rn→eq \\al(218, 86)P＋eq \\al(4,2)He (2)0.006 16 u
12．(14分)用速度大小为v的中子轰击静止的锂核eq \\al(6,3)Li，发生核反应后生成氚核和α粒子，生成的氚核速度方向与中子的速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为7∶8，中子的质量为m，质子的质量可近似看作m，光速为c.
(1)写出核反应方程；
(2)求氚核和粒子的速度大小；
(3)若核反应过程中放出的核能全部转化为α粒子和氚核的动能，求出质量亏损．
解析：(1)根据质量数守恒与电荷数守恒，则有核反应方程为：
eq \\al(1,0)n＋eq \\al(6,3)Li→eq \\al(3,1)H＋eq \\al(4,2)He
(2)由动量守恒定律得：mnv＝－mHv1＋mHev2
由题意得：v1∶v2＝7∶8
解得：v1＝eq \f(7v,11)，v2＝eq \f(8v,11).
(3)氚核和α粒子的动能之和为：
Ek＝eq \f(1,2)·3mveq \\al(2,1)＋eq \f(1,2)·4mveq \\al(2,2)＝eq \f(403,243)mv2
释放的核能为：ΔE＝Ek－Ekn＝eq \f(403,243)mv2－eq \f(1,2)mv2＝eq \f(141,121)mv2
由爱因斯坦质能方程得，质量亏损为
Δm＝eq \f(ΔE,c2)＝eq \f(141mv2,121c2)
答案：(1)eq \\al(1,0)n＋eq \\al(6,3)Li→eq \\al(3,1)H＋eq \\al(4,2)He
(2)v1＝eq \f(7v,11) v2＝eq \f(8v,11) (3)eq \f(141mv2,121c2)